Le Living Earth Simulator (LES), un modèle informatique qui simule la planète Terre entière, tentera de porter la modélisation du système terrestre à un nouveau niveau en couplant les processus complexes qui déterminent le climat, les écosystèmes, les comportements humains et la dynamique sociale de la Terre.

Les LES seront élaborés par étapes. La première étape, axée sur la science du climat, fait suite au Earth Simulator que les Japonais utilisent depuis 2002 pour des simulations climatiques basées sur le Earth Simulator Model (ESM) du supercalculateur.

La deuxième étape introduira un modèle d'écosystème et la troisième étape ajoutera les activités humaines. L’objectif est d’atteindre sa pleine exploitation d’ici 2030.

Les LES seront hébergés au RIKEN Center for Computational Science à Kobe, au Japon. Une fois terminé, LES devrait être capable d'effectuer 1 exaflop d'opérations en virgule flottante par seconde (un milliard de milliards d'opérations par seconde), soit 100 fois plus puissant que l'ESM actuel.

Les simulations du modèle devraient fournir aux scientifiques des prévisions beaucoup plus précises sur la manière dont la planète évoluera à l’avenir, sur l’impact du réchauffement climatique et du changement climatique sur la biosphère et sur la manière dont les défis environnementaux peuvent être relevés.

Opération détaillée

Le LES fonctionne en simulant les processus physiques et chimiques des systèmes terrestres, notamment l'atmosphère, les océans, la cryosphère, la surface terrestre et la biosphère, ainsi que les activités humaines et les interactions sociales.

Par exemple, les processus physiques et chimiques dans l'atmosphère sont simulés en résolvant des équations de dynamique des fluides, et les aérosols et les nuages ​​en résolvant des équations de microphysique et de réaction chimique.

En plus du réchauffement climatique et du changement climatique, le LES est conçu pour simuler un large éventail d'autres phénomènes du système terrestre, notamment les tremblements de terre et les tsunamis, les volcans, les inondations et les sécheresses, les ouragans et les oscillations australes d'El Niño (ENSO).

Le LES est constamment mis à jour avec les dernières connaissances et données scientifiques, garantissant ainsi que ses prévisions sont aussi précises et fiables que possible. Ces données sont introduites dans le modèle et traitées par le supercalculateur, qui simule les interactions de différents systèmes terrestres et génère des prévisions sur les conditions environnementales et climatiques futures.

Les résultats du modèle peuvent ensuite être analysés et visualisés à l'aide de divers outils, permettant aux chercheurs de mieux comprendre l'interconnectivité des systèmes terrestres et les impacts des activités humaines.

L'un des principaux défis du développement du LES consiste à représenter la complexité des systèmes terrestres dans un modèle informatique. Les scientifiques doivent simplifier certains processus et interactions pour rendre le modèle réalisable sur le plan informatique, tout en garantissant que les prédictions du modèle sont précises et fiables.

Un autre défi réside dans la grande quantité de données nécessaires pour initialiser le modèle et valider ses prédictions. Les scientifiques travaillent constamment à améliorer la précision du modèle et à le rendre plus efficace afin qu'il puisse être utilisé pour faire des prédictions de plus en plus détaillées et fiables sur l'avenir de la planète.

Applications des LES

Les LES devraient avoir un impact significatif dans plusieurs domaines, notamment :

- Science du climat :Le modèle peut être utilisé pour prédire comment le réchauffement climatique et le changement climatique affecteront les systèmes et les écosystèmes de la Terre.

- Gestion environnementale : Les LES peuvent aider à identifier et à atténuer les impacts environnementaux des activités humaines, tels que la pollution, la déforestation et l'urbanisation.

- Réponse et préparation aux catastrophes :Le modèle peut fournir une alerte précoce en cas de catastrophes potentielles, telles que les tremblements de terre, les tsunamis et les ouragans.

- Éducation et recherche :Les LES peuvent être utilisés comme un outil pour enseigner aux étudiants la science du système terrestre et mener des recherches sur un large éventail de sujets environnementaux.

En simulant les interactions complexes entre les différentes composantes du système Terre, le LES vise à fournir des informations inestimables sur le passé, le présent et l'avenir de la planète, et à soutenir la prise de décision en matière de gestion durable de l'environnement et de bien-être humain.